Tänk om det fanns plastliknande material som kunde ta upp överskottsnäring från vatten och användas som gödningsmedel när det sönderfaller? Den produkten – ett "bioplastiskt" material – har skapats av University of Saskatchewan (USask) kemiprofessor Dr. Lee Wilson och hans forskargrupp, som beskrivs i en artikel som nyligen publicerades i RSC Sustainability . I forskargruppen ingår Ph.D. kandidat Bernd G. K. Steiger, kandidatexamen Nam Bui och postdoktorand praktikant Bolanle M. Babalola.
"Vi har gjort ett bioplastmaterial som fungerar som ett absorberande material och det tar fosfat ur vattnet, där förhöjda halter av fosfat i ytvatten är en enorm global vattensäkerhetsfråga", sa han. "Du kan skörda dessa pellets och distribuera dem som ett jordbruksgödsel."
Wilson, en medlem av Global Institute for Water Security (GIWS), och hans forskningslaboratorieteam, fokuserar på att utveckla former av "bioplast" - ett material som ser ut som plast men är tillverkat av biologiska material (eller biomaterial) som är designade för att sönderdelas.
Liksom plast kan bioplast användas på många sätt, från förpackningsmaterial som bioplastlådor eller plastpåsar utformade för att innehålla mat.
Detta bioplastmaterial är en biokompositpellet som innehåller en marin polysackarid (kitosan), äggskal och vetehalm. Pelleten är ett eget "closed loop"-material som absorberar fosfat från vattenkällor och sedan används som gödselkälla för jordbrukstillämpningar.
Fosfat är ett viktigt näringsämne som ofta används i gödselmedel för jordbruket. Som en nyckelkemikalie i att odla mat runt om i världen kan ett överskott av fosfat i vattenkällor leda till ökad tillväxt av vattenväxter, såsom blågröna alger. Blågröna alger kan frigöra gifter, som är skadliga för människor och djur.
Fosfat är också en icke-förnybar resurs och erhålls genom fosfatbrytning. Fosfatmineraler har en begränsad tillgång och kan tömmas när det läcker från marken till omgivande vattenkällor.
Detta slutna system är en alternativ lösning till att bryta fosfat och istället använda de näringsämnen som redan finns i vattenkällorna. Det är också ett alternativ till produkter som använder plastbeläggningar för att leverera gödningsmedel till jordbruksmark och så småningom blir mikroplastföroreningar.
Mikroplaster är ett alltmer växande problem i världen – deras långsiktiga påverkan på människor, djur och miljö är ännu inte helt känd.
"När dessa (plaster) bryts ner i miljön kommer de faktiskt att bilda mikroplaster", sa han. "Mikroplaster är en mikronnivå och lägre i sin fysiska storlek. De har mjukgörare i sig och andra kemikalier som kan förorena vatten."
De kemikalier som tillsätts för att göra plasten mjuk är det som gör materialet giftigt, förklarade Wilson. Ju mer flexibel eller mjuk plasten är, desto fler komponenter har sannolikt lagts till.
Plasten som används för vattenflaskor, läder (plastläder) eller godisbehållare är gjord av polypropen eller polyeten – starka material med tillsatskemikalier som kan läcka ut ur produkten på soptippar när vatten sipprar igenom den, förklarade han.
"Inom det senaste decenniet, när plast bryts ner till små partiklar, kan den komma in i mat och tränga in i celler," sa Wilson. Mikroplast kan komma in i havet, i grundvattnet, in i växter som skördas och förädlas till mat.
"Om du placerar en plastmargarinbehållare på din bakgård och begraver den, kan den stå där i 50 år eller mer tills den börjar falla isär. Men det är de där små partiklarna som är skadliga för människors hälsa."
"Med bioplast kan du undvika allt detta och du får i princip något som bryts ner till sina ursprungliga komponenter eller som lättare kan komposteras eller brytas ned genom naturliga processer", tillade han.
Wilson tillade att en minskning av syntetiska material och plaster i miljön också skulle påverka. Om plasten till exempel var gjord av 90 % bioplast och 10 % syntetisk, skulle det minska den totala belastningen i miljön och möjligen göra det möjligt för plasten att bryta ner lättare.
"Ett av problemen med mikroplast är att det finns mycket teknik tillgänglig för att ta bort plast från havet, men det är viljan och den politiska viljan (att förhindra det) men vetenskapen och tekniken finns redan där."
Mer information: Bernd G. K. Steiger et al, Eggshell inkorporerade agro-waste adsorbentpellets för hållbar ortofosfatfångning från vattenhaltiga medier, RSC Sustainability (2024). DOI:10.1039/D3SU00415E
Journalinformation: RSC Hållbarhet
Tillhandahålls av University of Saskatchewan
